Стабилизатор напряжения постоянного тока
О П И С А Н И Е ()989544
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)N. Кл. (22) Заявлено 28 ..05. 81 (21)3295251/24-07
6 05 F. 1156 с присоединением заявки МГвсуаарстаммый камктет:
СССР пе делам кзебретвей и етхрытий (23) Приоритет
Опубликовано 15Я1.8). Бюллетень М 2 (53) УДК621. 316. .722.1 (088.8) Дата опубликования описания 15.01.83 (72) Автор изобретения
Я.В.Чурбаков (7t ) Заявитель (5") СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА
t
Изобретение относится к электротехнике,а йменно к стабилизаторам напряжения постоянного тока,и может быть использовано.в качестве прецизионного вторичного источника питания.
Известен стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий два согласованных транзистора, коллекторы которых через реэисто ы соединены с выходом устройства 1).
Наиболее 6лизким к изо ретению яв ляется стабилизатор, содержащий два согласованных транзистора, коллекторы которых через соответствующие резисторы соединены с выходом устройства, а базы объединены, причем эмиттер первого транзистора соединен с общей шиной источника питания, с которой эмиттер второго транзистора соединен через третий резистор (2$;
Недостатками известных устройств являются ограниченные функциональ" ные возможности, так как они могут
2 быть использованы только в качестве, опорного элемента, а функции мощного источника стабилизированного напряжения выполнять не могут; невозможность получения различных значений выходного напряжения, так как точностные и температурные характеристи ки в нем обеспечиваются только при одном значении выходного напряже" ния (1,205 8); невысокий коэффициент стабилизации напряжения (т.е. ограниченная точностьт при изменении напряжения питания и сопротивления нагрузки; трудность получения в широком диапазоне температур минималь 1 т ного температурного дрейфа, так как функциональная температурная зави" симость носит сложный характер и опре деляется тремя транзисторами и тремя резисторами, к которым предъявляются высокие точностные требования.
Цель изобретения - расширение функциональных воэможностей, расширение диапазона стабилизируемых напря3 98 жений, повышение точности и термос табиль ности.
Поставленная цель достигается тем, что s стабилизатор напряжения посто» янного тока, содержащий два согласованных транзистора, коллекторы которых через соответствующие первый и второй резисторы соединены с выходными выводами стабилизатора, а базы объединены, причем эмиттер первого транзистора соединен с общей шиной, с которой эмиттер второго транзистора соединен через третий резистор, введены два дифференциальных усилителя, резистивный делитель, дополнительный резистор, регулирующий транзистор и цепь запуска, включенна параллельно переходу эмиттер-коллек-тор регулирующего транзистора, к которому подключены один вывод дополнительного резистора, другой вывод которого соединен с эмиттером второго транзистора, и один вход ре.зистивного делителя, второй вход кото -рого соединен с общей шиной,а выход с неинвертирующим входом первого дифференциального усилителя, инвертирующий вход которого соединен с коллектором второго транзистора, а выход - с базой регулирующего транзистора, причем коллектор первого транзистора соединен с неинвертирующим входом второго дифференциального усилителя, инвертирующий вход которого соединен с выходом резистивного делителя, а выход соединен с базами транзисторов, третий резистор выполнен с положительным температурным коэффициентом.
На чертеже показана принципиальная схема устройства.
Устройство содержит два согласованных транзистора 1 и 2, коллекторы которых через резисторы 3 и 4 соответственно соединены с выходом уст ройства, а базы объединены, причем эмиттер транзистора 1 соединен с общей шиной источника питания 5, с которой эмиттер транзистора 2 соединен через резистор 6, два дифференциальных усилителя 7 и 8, резистивный делитель 9, дополнительный резистор 10 регулирующий транзистор II и цепь запуска 12 (например RC-цепь), включенная параллельно с регулирующим транзистором 11 между шиной источника питания 5 и выходом устройства, к которому подключены один вывод дополнительного резистора 10, другой
9544 4 вывод которого соединен с эмиттером транзистора 2, и один вход резистивного делителя 9, второй вход которого соединен с общей шиной источника питания 5, а выход соединен с неинвертирующим входом первого дифференциального усилителя 7, инвертирующий вход которого соединен с коллектором транзистора 2, а выход соединен с
1в базой регулирующего транзистора 11, причем коллектор транзистора 1 соединен с неинвертирующим входом второго дифференциального усилителя 8, инвертирующий вход которого соединен с
15 выходом резистивного делителя 9, а выход соединен с базами транзисторов я 1 и 2. Третий резистор 6 выполнен с положительным температурным коэффициентом 0,3i/ С в тепловом контакте
/ о с транзисторами 1 и 2, которые в свою очередь выполнены согласованными в одном кристалле.
Устройство работает следующим образом.
При подаче напряжения питания от источника питания 5 через цепь запуска 12 на выход устройства подается запускающий импульс, который приводит схему в рабочее состояние, при котором дифференциальный усилитель 8 обеспечивает за счет обратной связи через базу постоянство коллекторнопотока 1,1 транзистора.1, причем «Ъ й, 35 Rq где Ч вЂ” выходное стабилизированное напряжение;
Вью
К вЂ” коэффициент деления резистивного делителя 9;
R - сопротивление резистора 3.
ДиФференциальный усилитель 7 включен таким образом, чтобы обеспечить постоянство коллекторного тока I< транзистора 2,. но уже за счет вели чины выходного напряжения, которое через дополнительный резистор 10 передается на эмиттер транзистора 2, . причем
U s K
50 4 (2) где Ry — сопротивлени з резистора 4.
Используя известную связь напряжения между эмиттером и базой транзистора и его коллекторным током, !
55 можно определить падение напряжения на резисторе 6
U =V Ь вЂ” -Ч tn — =y en — "—, 1 .. I<
Т 1, т I» Т
5 9895 где Ч> - термозависимый коэффициент.
Учитывая (1) и (2} и то, что
Ьых 4
" о+ ь (R<@ и R — сопротивления резисторов10 и 6 соответственно), получим, что
Uebl (i+ J r (М
e/ °
Из данного выражения видно, что температурная стабильность напряжения обеспечивается при равенстве температурных коэффициентов резистора 6 иф . КоэфФициент т обладает положительным температурным коэффициентом 0,3i/ С. Таким же температур-
HblM коэффициентом, например, обладает медь. С помощью линч-резисторов или полевых транзисторов также можно получить данное значение темпе- 20 ратурного коэффициента. Согласованная пара транзисторов и компенсационный терморезистор могут изготавливаться s одном корпусе.
Из выражения (33) ) ттааккжже е ввиидднноо, что 2$ с помощью переменного резистора 10 можно без ограничения задавать любое значение выходного стабилизированно-: го напряжения, сохраняя при этом высокую его термостабильность. 36
8лияние на выходное напряжение дрейфа напряжения смещения дифференциальных усилителей, определяющих значения токов l и 1,значительно снижено, так как токи входят под знак логарифма.
Нагрузочную способность и коэффициенты стабилизации по току и напряжению в предлагаемом стабилизаторе легко можно обеспечить за счет выбора коэффициента усиления регулирующего транзистора, в качестве которого можно использовать составные транзисторы.
4$
Предлагаемое изобретение позволяет использовать устройство и в качестве прецизионного источника опорного напряжения, и в качестве высокочастотного силового стабилизатора
$6 напряжения. Причем устройство позволяет регулировать в неограниченных пределах величину выходного напряжения независимо от его температурной стабильности.
44 4 формула изоЬретения
Стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий два согласованных транзистора, коллекторы которых через .соответствующие первый и второй резисторы соединены с выходными вывода. ми стабилизатора, а базы объединены, причем эмиттер первого транзистора соединен с общей шиной, с которой эмиттер второго транзистора соединен через .третий резистор, о т л ич а ю шийся тем, что,с целью расширения функциональных возможностей, расширения диапазона стабилизируемых напряжений, повышения точности и термостабильности, в него введены два дифференциальных усилителя, резистивный делитель, дополнительный резистор, регулирующий транзистор и цепь запуска, включенная паралельно переходу эмиттер-коллектор регулирующего транзистора, к которому подключены один вывод дополнительного резистора, другой вывод которого соединен с эмиттером второго транзистора, и один вход резистивного делителя, второи вход которого соединен с общей шиной, а выход соединен с неинверти рующим входом первого дифференциального усилителя, инвертирующий вход которого соединен. с коллектором вто-. рого транзистора, а выход соединен с базой регулирующего транзистора, причем коллектор первого транзистора соединен с неинвертирующим входом второго дифференциального усилителя, - инвертирующий вход которого соединен с выходом резистивного делителя, а выход соединен с базами транзисторов, третий резистор выполнен с положительным. температурным коэффициентом.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Гребень А.Б. Проектирование аналоговых интегральных схем. Пер. с англ. М., "Энергия", 1976, с.80-82
2. Гулякович Г.H. и-др. Низковольтный опорный элемент .и его применение в прецизионных схемах гибридных стабилизаторов напряжения нЭлектронная техника". Сер. 10, "Микроэлектронные устройства",вып.5 (П ), l978, с.63-67989544
Заказ 11130/68 Тираж 872
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Подписное
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
Составитель О.Иещерякова
Редактор И..Петрова Техред Т.Фанта Корректор Г. Огар
